За допомогою телескопа Субару дослідники вперше зафіксували гідроксил на планеті за межами Сонячної системи. А атмосфері WASP-33b також може бути присутня вода. Автори статті у журналі The Astrophysical Journal Letters роблять висновок, що на ультрагарячих юпітерах гідроксил може бути однією з найпоширеніших молекул, які містять кисень.
Художнє зображення WASP-33b. Astrobiology Center
Якими є атмосфери гарячих юпітерів?
Гарячі юпітери — це тип масивних екзопланет, які знаходяться на дуже коротких орбітах біля своїх зірок і часто виявляються припливно захопленими, тобто завжди повернутими до світила лише однією своєю стороною. Спектроскопія з високою роздільною здатністю є одним із найуспішніших методів характеристики атмосфер екзопланет, особливо гарячих юпітерів. Аналізуючи сотні чи тисячі унікальних ліній поглинання та випромінювання, дослідники можуть визначити кількість хімічних речовин в атмосфері, обертання планети, прогнозований екваторіальний вітер і навіть температуру і тиск для різних шарів її атмосфери. Рівноважна температура гарячих юпітерів дуже висока та подібна до зірок, що відносяться до класу червоних, або М-карликів. Так, для гарячих юпітерів вона може сягати до 2200 Кельвінів, а для ультрагарячих навіть перевищувати це значення. У ближньому інфрачервоному діапазоні в атмосферах гарячих юпітерів найбільш часто виявляють монооксид вуглецю та водяну пару.
Яку планету аналізували астрономи?
WASP-33b є ультрагарячим юпітером із однією з найвищих температур. На денній стороні вона сягає більше 3100 Кельвінів. Відстань до планети складає 116 парсек (трохи менше 380 світлових років). Вона обертається навколо змінної зірки, що належить до спектрального класу А. Маса WASP-33b становить 2,8 маси Юпітера, вона робить один оберт навколо своєї зірки за 1,21 дня. Астрономи проаналізували спектр атмосфери денної сторони цієї екзопланети в інфрачервоному діапазоні за допомогою телескопа Субару, щоб дізнатися, які молекули входять до її складу.
Що вони зафіксували?
Дослідники виявили лінії випромінювання гідроксилу з високою роздільною здатністю, а також зафіксували докази присутності води в спектрі атмосфери денної сторони WASP-33b. Хоча гідроксил фіксували у атмосфері Землі, магнітосфері Сатурна, а аткож на Венері та Марсі, в атмосфері екзопланети його виявили вперше. Разом із киснем ці молекули є одними із найважливіших елементів та сполук, що значно впливають на атмосферну хімію. Для гарячого юпітера гідроксил може утворюватися внаслідок фотолізу води під дією ультрафіолетового випромінювання зірки. Однак для набагато гарячішої планети, такої як WASP-33b, основним джерелом гідроксилу будуть термохімічні реакції. Дійсно, астрономам вдалося зафіксувати лише слабкий сигнал присутності води. Це вказує на те, що більша частина її у верхніх шарах атмосфери термічно дисоціюється. Таким чином, у спектрах ультрагарячих юпітерів гідроксил буде однією з найбільш домінуючих молекул, що містять кисень.